Hogyan működnek a megszakítók?

Megszakító - igény és meghatározás

A házunkba vagy bármely más helyre érkező villamos energia az áramelosztó hálózatokból nagy áramkört képez, ahol az erőműhöz csatlakozó vezetékek az egyik végét képezik, az úgynevezett forró vezetéket, a földre csatlakozó vezetékek pedig egy másik véget. E két vonal között áramlik az elektromos töltés, és potenciál alakul ki közöttük. A terhelésnek (készülékeknek) az ellenállása, amely ellenáll ennek a töltésáramlásnak, befejezi a teljes áramkört, és a házban az egész elektromos rendszer zökkenőmentesen működik, amíg a készülékek megfelelő ellenállással rendelkeznek, és nem okoznak túláramot. Rövidzárlat vagy túl sok töltés áramlik át az áramkörön, vagy a forró vég vezeték hirtelen csatlakozása a földelő vezetékhez felmelegíti a vezetékeket, és tüzet okoz. Az ilyen helyzetek megelőzése érdekében áramköri védelmet alkalmaznak, amely ilyen körülmények között egyszerűen megszakítja a fennmaradó áramkört.

A fenti probléma megoldásának általában két módja van:

Biztosíték . : A ház belsejébe zárt vékony huzalból áll. Túlzott áram esetén a biztosítékhuzal egyszerűen leég vagy szétesik, ami megszakítja az áramkört. Ezek azonban nem megbízhatóak, és a biztosítékhuzalt manuálisan ki kell cserélni, amint leég. Így többnyire nem részesítik előnyben őket.

Kapcsolók : Az áramkör-védelem másik módja az áramáram leállításának vagy a feszültségellátás leállításának biztosítása túláram esetén. Ezt a kapcsoló automatikus működtetésével hajtják végre, amely kioldja a túláram vagy bármilyen hiba érzékelését, ezáltal leválasztva a hibavezetéket az egész áramkörről, és ismét bekapcsolható a működés helyreállítása érdekében. Előnyösebb, mivel lehetővé teszi a hiba zóna gyors azonosítását és gyors helyreállítását. A biztosítékhoz képest elektromosan is biztonságos.

Elektronikus biztosíték

Mielőtt részletesen foglalkoznánk az elektronikus megszakítóval, nézzünk meg egy elektronikus biztosítékot.

A relé feszültségének meg kell egyeznie az alkalmazott feszültséggel, és 100uF kondenzátort kell használni, és az áramkörön áthaladó áramot 100K potenciométerrel lehet beállítani. Biztosíték használata esetén az R2 értéket csökkenteni kell. Míg az SW1 készül, amely az L2 áramkörbe hozza, az R2 ellenálláson átáramló áram növekszik, ami nagyobb feszültségesést okoz az R2-n.

Visszaállítható elektronikus biztosíték - áramkör diagram:

Az előre beállított 100K és R1 révén ez a feszültség váltja ki az RL1 relét működtető U1 SCR-t. Ez leválasztja a tápellátást a terhelésről, és egyidejűleg megszünteti az SCR tápellátását. A túlterhelést el kell távolítani, és az sw2-t ki kell kapcsolni és újra be kell állítani a visszaállításhoz. Bármely SCR használható a feszültség és a kapuindítási követelmények teljesítésére.

Elektronikus megszakító szükségessége

A hagyományos miniatűr megszakító egy bimetál szalagból áll, amely véd a terhelés áramától, és egy elektromágnes, amely megvédi a rövidzárlati áramot. Túlterhelés esetén a bimetall szalag meghajlik, és a reteszpont mozgásával a rugó felszabadul, és végül kinyílik az MCB érintkezők. Az elektromágneses tekercs magnetomotoros erőt fejleszt ki rajta, amikor nagy áram áramlik át rajta, ami a reteszpont elmozdulását okozza, és ez ismét kinyitja az MCB érintkezőket. Így túlterhelés és rövidzárlat esetén az MCB kikapcsol.

Ennek a hagyományos miniatűr megszakítónak azonban számos hátránya van:

• Elég drágák, és több a rövidzárlati áram, több az MCB költsége.
• A bimetál csík hajlamos könnyen deformálódni a hő vagy a környezeti hőmérséklet növekedése miatt, ami a megszakító áramkapacitásának csökkenését okozza.
• Az alkalmazott mechanikai alkatrészek miatt hajlamosabbak a kopásra.
• A kioldási idő lassabb.

Mindezen problémák leküzdésére a legkényelmesebb megoldás egy elektronikus megszakító vagy egy megszakító használata, amely magában foglal egy elektronikusan vezérelt automatikus kapcsolót. Ez nem tartalmaz semmilyen elektromágneses tekercset, hőcsíkot vagy bármilyen mechanikai alkatrészt.

Elektronikus megszakító meghatározása

An elektronikus megszakító az automatikusan működtetett kapcsolóból áll, amelyet a terhelés visszacsatolása vezérel. Azon a tényen alapul, hogy amikor a terhelések túlságosan nagy áramot vesznek fel, vagy túl sok áramlik a vonalban, a kapcsoló automatikusan egy ideig záródik, majd a kapcsoló bizonyos idő után automatikusan bekapcsol. . A kapcsoló lehet egy elektromos elektronikus kapcsoló, mint egy SCR, vagy egy elektromechanikus kapcsoló, mint egy relé, amelyet bármely áramérzékelő elem vezérel, mint egy ellenállás. Ez az ultragyors megszakító eszköz soros ellenállást használ az áram érzékeléséhez, és bár az meghaladja a beállított értéket, a megfelelő feszültségesés (a soros ellenálláson túl) is növekszik. Ezt a feszültséget érzékeli, egyenirányítja egyenárammá, majd összehasonlítja egy előre beállított feszültséggel egy komparátorral, hogy kimenetet generáljon, amely egy relét hajt a MOSFET-en keresztül a terhelés pillanatnyi kioldásához. A kioldási mechanizmus nagyon gyors, mivel a jelenlegi érzékelési elveken alapszik, nem pedig a hőalapú kioldási mechanizmusokon, mint az MCB. Mikrovezérlő használható arra, hogy a megszakító állapotától függően megjelenítsen egy kijelzőt az LCD-n.

Így ennek az eszköznek a használatával rendkívül gyors áramköri megszakítás érhető el, hogy a drága berendezéseket megmentsék az esetleges károktól. Ennek az egyedülálló koncepciónak a segítségével prototípus fejleszthető projektmunkaként az elektrotechnikus hallgatók számára.

Egy elektronikus megszakító az áramérzékelő mechanizmus elvén működik. Túlterhelés- és rövidzárlat-védelmet nyújt, mivel a vezetéken átáramló áramot minden esetben figyelik, és a kapcsoló kiold, ha túláram folyik.

Működő példa egy egyszerű elektronikus megszakítóra

Áramérzékelő elem vagy ellenállás használható a terhelésen átáramló áram mennyiségének érzékelésére. Az ellenállás feszültségesése a komparátor nem inverz bemenetére, fix feszültség pedig a komparátor invertáló kapcsaira kerül. Normál működés esetén (megfelelő terhelésekkel áramló áram) az ellenállás feszültségesése kisebb, mint a rögzített feszültség, és az összehasonlító bemenet elég alacsony ahhoz, hogy a MOSFET kikapcsolt állapotban legyen. A relé közös érintkezõje a normálisan zárt érintkezõhöz csatlakozik, és az áramkör úgy teljesedik ki, hogy a terhelés áramot kap a hálózatról.

Ha azonban bármilyen extra terhelést csatlakoztatnak, az áramérzékelő elemen átáramló áram növekszik, ami viszont növeli az ellenállás feszültségesését. Egy bizonyos időpontban ez a feszültségesés meghaladja a rögzített feszültséget, vagyis a nem invertáló kapocs bemenete nagyobb, mint a komparátor invertáló kapcsa bemenete. Ez magas logikai kimenetet eredményez az összehasonlítóban, elegendő feszültséggel ahhoz, hogy a MOSFET feltételhez kapcsolja. Amint a MOSFET vezet, a relétekercs áramellátást kap, és a közös érintkező most csatlakozik a normálisan nyitott érintkezőhöz. Ez akadályozza az áram áramlását, mivel az áramkör megszakadt, és a tápellátás hiánya miatt a terhelések átkapcsolódtak.

Az elektronikus megszakító előnyei

• Az elektronikus megszakítókat úgy lehet kialakítani, hogy kis túlterhelés esetén kioldjanak, és nem reagálnak a bekapcsolási áramokra.
• Gyorsabb a válaszidejük, mivel a válaszjellemzők csak attól függenek, hogy a vezető félvezetői csomóponton áthaladó áram nulla-e.
• Nem szenvednek a hagyományos rendszerek kopásproblémáiban, mivel a használt alkatrészek elektronikusak.
• Olcsóbbak, mivel a használt alkatrészek könnyebbek, kevésbé költségesek és könnyen karbantarthatók.

Praktikus elektronikus megszakítók

Elektronikus védelmi kapcsoló a Phoneix segítségével

24 V DC tápellátással működik, valamint felügyeleti és távjelzési koncepcióval rendelkezik. Távirányítású visszaállításból áll. Relék, programozható vezérlők, motorok, érzékelők, működtetők, szelepek stb. Védelmére szolgál.

HFDE308032

15-80 A állítható áramjellemzőkkel rendelkezik, állítható hosszú időbeállítással, rövid időbeállítással és azonnali beállítással, állapotjelzéssel és riasztással integrálva.

Photo Credit:

• Elektromos biztosíték Pragati eladások
• NC100H megszakító által CIRTG